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哈尔滨工程大学硕士学位论文水面高速无人艇的概念设计研究姓名 况小梅申请学位级别 硕士专业 船舶与海洋结构物设计制造指导教师 邹劲哈尔滨 程大学硕士学位论文摘要水面高速无人艇具有高速、隐身、智能等优点 因而能够用于灵活作战。
目前国外已有多种水面高速无人艇应用于军事领域 特别是以美国为代表的西方国家已将其列为重要的发展方向 国内在水面高速无人艇技术方面的研究还处于起步阶段 为了更好地完善海上作战体系 带动相关军工企业的发展 本文进行了水面高速无人艇的概念设计工作。
这里的水面高速无人艇是指具有一定的智能、能够高速航行于水面、具有较大的航程和良好的隐身性能、而且能根据任务需求搭载各种不同模块、可以自主完成一系列任务的滑行艇。
本文进行的主要工作有 一、从任务需求的快速、隐身、优良的大倾角稳性和抗沉性等特点出发 结合各种相关设计资料 设计出三种合适的水面高速无人艇艇型设计方案 二、对三种方案进行快速性、大倾角稳性、抗沉性、隐身性分析 再结合模型试验优化成最优方案进行后续设计 三、对水面高速无人艇进行主机、推进器选型和主要结构的设计 四、运用 公司的有限元分析软件 结合 对水面高速无人艇使用复合材料制造的船体机舱进行强度校核。
关键词 水面高速无人艇 概念设计 强度校核哈尔滨工程大学硕士学位论文 埘 曲哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明 本论文的所有工作 是在导师的指导下 由作者本人独立完成的。
有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出 并与参考文献相对应。
除文中已注明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者 签字 日期 甜 年≥月 『日堕堡婆二要奎兰堕主堂堡堡奎第 章绪论 引言在过去 年中 无人驾驶运载工具开始真正呈现出复兴的势头。
正在从简单的无人驾驶靶机向可提供兵力倍增作战能力的系统方面过渡。
一种内河海事无人艇路径规划算法设计与仿真吴博;文元桥;肖长诗【摘要】In order to solve the problem of path-planning for inland maritime unmanned surface vessel, a traversal algorithm based on inland electronic chart is presented. The grids method in the algorithm is selected to choose navigation area based on the layered inland electronic chart, using global path planning and local path planning method to find approximate navigable path. The Voronoi diagram is selected to establish the navigation path set for dynamic objects or obstacles which can be regarded as particles. Bezier curves and quadratic programming mathematical methods are used to optimize the path of the navigable which is the public area of navigation area(or minor hinders navigation area)and the navigation path set. Matlab based simula-tions demonstrate that when the obstacle position coordinates or destination location coordinates can generate approximate navi-gable path. Generating different approximate navigable path can be optimized for optimal safety navigable path, so the construct-ing environment model and the use of the path planning algorithm are available and effective.%为了解决内河海事无人艇路径规划问题，提出了一种基于电子江图的路径遍历算法。
高速游艇驾驶仿真系统研究与设计姜文刚;尚婕;邓志良;汪电明;李绍鹏【摘要】对高速游艇的舵机、主机、运动和姿态进行了建模和计算机仿真.结合高速游艇船体等实物,构造了半实物的高速游艇驾驶实时仿真系统.给出了系统的设计方案,完成了整个系统的硬件和软件设计、调试及半实物实时仿真.实际应用表明,本文研制的高速游艇驾驶仿真系统可以作为船舶驾驶和操纵的模拟演示装置,也可作为训练船舶驾驶员的仿真器.【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2005(019)006【总页数】4页(P12-15)【关键词】高速游艇;仿真;驾驶【作者】姜文刚;尚婕;邓志良;汪电明;李绍鹏【作者单位】江苏科技大学电子信息学院,江苏,镇江,212003;南京理工大学自动化系,江苏,南京,210094;江苏科技大学电子信息学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学电子信息学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学电子信息学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学电子信息学院,江苏,镇江,212003【正文语种】中文【中图分类】U661.10 引言现有的船舶驾驶仿真系统都是针对大的船舶而研制的[1-2],与一般的船舶相比,游艇具有速度快、运动姿态多等特点,对其运动仿真比一般船舶要复杂的多。
目前船舶驾驶仿真平台有4种方式实现:硬件模拟[3]、纯软件模拟[4]、虚拟现实[1，5]和半实物。
硬件模拟灵活性差,纯软件模拟缺乏真实感,虚拟现实尚存有大量未解决的难题以及理论和技术上的盲区且价格高昂[6]。
半实物仿真具有很强的真实感,能实时仿真船舶的驾驶过程。
本文研制的高速游艇驾驶仿真系统作为江苏省科学宫的展品,为了实现系统的科学性和真实性,研究了真实的船舶舵机、船舶主机以及船舶运动的特性与规律,建立了各自的数学模型。
采用事先计算、实时插补、惯性模拟的方法,对模型进行实时仿真,解决了实时性问题。
系统以南京长江大桥、三峡等地段航道为背景构成虚拟三维外景,充分考虑了船舶性能、航道条件、驾驶人员和自然环境等因素,利用先进的自动控制、计算机、图象处理、虚拟现实、数字仿真、船舶水动力学等技术,实时模拟船舶操纵,逼真驾驶场景。
哈尔滨工程大学硕士学位论文水面高速无人艇的概念设计研究姓名 况小梅申请学位级别 硕士专业 船舶与海洋结构物设计制造指导教师 邹劲哈尔滨 程大学硕士学位论文摘要水面高速无人艇具有高速、隐身、智能等优点 因而能够用于灵活作战。
目前国外已有多种水面高速无人艇应用于军事领域 特别是以美国为代表的西方国家已将其列为重要的发展方向 国内在水面高速无人艇技术方面的研究还处于起步阶段 为了更好地完善海上作战体系 带动相关军工企业的发展 本文进行了水面高速无人艇的概念设计工作。
这里的水面高速无人艇是指具有一定的智能、能够高速航行于水面、具有较大的航程和良好的隐身性能、而且能根据任务需求搭载各种不同模块、可以自主完成一系列任务的滑行艇。
本文进行的主要工作有 一、从任务需求的快速、隐身、优良的大倾角稳性和抗沉性等特点出发 结合各种相关设计资料 设计出三种合适的水面高速无人艇艇型设计方案 二、对三种方案进行快速性、大倾角稳性、抗沉性、隐身性分析 再结合模型试验优化成最优方案进行后续设计 三、对水面高速无人艇进行主机、推进器选型和主要结构的设计 四、运用 公司的有限元分析软件 结合 对水面高速无人艇使用复合材料制造的船体机舱进行强度校核。
关键词 水面高速无人艇 概念设计 强度校核哈尔滨工程大学硕士学位论文 埘 曲哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明 本论文的所有工作 是在导师的指导下 由作者本人独立完成的。
有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出 并与参考文献相对应。
除文中已注明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者 签字 日期 甜 年≥月 『日堕堡婆二要奎兰堕主堂堡堡奎第 章绪论 引言在过去 年中 无人驾驶运载工具开始真正呈现出复兴的势头。
正在从简单的无人驾驶靶机向可提供兵力倍增作战能力的系统方面过渡。
基于新型直翼舵桨的无人艇控制设计◎ 黄鑫 杭州现代船舶设计研究有限公司摘 要：直翼舵桨无人艇控制系统是一种由电子、通信、自动控制等技术组成的集成控制系统。
该系统包括无线遥控设备、传感器、控制算法和执行器等部分。
本文将突破传统的无人艇螺旋桨推进方式，以新型的直翼舵桨作为无人艇控制船体方向、速度和前进。
传感器则负责获取所在环境的信息，例如水深、水流、风向、水温等，并将其传输给控制系统进行数据处理和决策。
控制算法通过对传感器信息的分析和加工，实现对直翼舵桨的闭环控制，并驱动执行器完成各项任务。
并通过实船验证方式，对各功能模块测试和验证，最后，分析展望了直翼舵桨无人艇发展前景和应用领域。
关键词：无人艇；直翼舵桨；自主航行1.引言随着科技的不断进步，无人驾驶逐渐成为船舶发展未来趋势，其应用前景如海上救援、海洋监测、民用运输、军用装备等领域。
舵桨装置及操控系统作为无人艇的核心部分，其设计和性能对船舶安全性和稳定性起着至关重要的作用，而传统的舵桨装置及操控存在着一些缺陷，如水动力不稳定、结构复杂、操控滞后等。
本文针对基于新型直翼舵桨及操控进行分析及应用，有望为无人艇设计领域开拓一片新天地。
2.直翼舵桨装置2.1组成与工作原理直翼舵桨[1]组成：桨叶1，主轴2，舵3，筒体4，行星轮/阳轮5，如图1所示。
直翼舵桨工作原理：动力系统（可为柴油机或者电动机）输入主轴2，通过行星轮/阳轮5的行星轮自转和太阳轮公转，可实现船舶前进，通过舵3可实现船舶360°全回转。
2.2水动力CFD建模及试验实体建模，如图2所示，直翼舵桨的流体力学计算[2-3]需要考虑的因素非常多，涉及到三维空间中的流场变化、边界层等问题。
由于并且需要进行大量的数值计算才能得到准确的结果。
以下是一些的公式和参数：1）直翼舵桨的升力系数：CL = L / (0.5×ρ×V2×S)其中L是直翼舵桨产生的升力，ρ图1 直翼舵桨机构图2 船体模型图3 水动力仿真建模和水下测试珠江水运 2023 1221比例增益系数K p =0.4，积分系数KI=50，微分系数KD=6.2，设定的期望转角位置为π/6。
一种无人船能效智能优化仿真系统及方法一、引言无人船是指无需人工驾驶的船只，具有自主导航和任务执行能力。
随着智能技术的快速发展，无人船在海洋勘探、海上救援、环境监测等领域得到了广泛应用。
为了提高无人船的能效，降低能源消耗，本文提出了一种无人船能效智能优化仿真系统及方法。
二、无人船能效智能优化仿真系统1. 系统框架无人船能效智能优化仿真系统主要包括三个部分：无人船模型、能效评估模块和优化算法模块。
（1）无人船模型：该模块是系统的核心，它能够模拟无人船在不同环境条件下的运动和能源消耗情况。
通过收集传感器数据和环境参数，无人船模型可以实时更新船只的状态和能耗信息。
（2）能效评估模块：该模块用于评估无人船的能效表现。
它通过对无人船模型的输出数据进行分析，计算能源利用效率、航行速度、航程等指标，以评估无人船的能效水平。
（3）优化算法模块：该模块用于优化无人船的能效。
它根据能效评估模块的结果，采用智能优化算法，例如遗传算法、粒子群算法等，对无人船的航行路线、速度控制、动力系统等进行优化，以提高能源利用效率和航行性能。
2. 系统流程无人船能效智能优化仿真系统的流程如下：（1）数据采集：通过传感器采集无人船的位置、速度、姿态、环境参数等数据，并实时传输给无人船模型。
（2）无人船模型更新：根据接收到的数据，无人船模型更新船只的状态和能耗信息，并输出给能效评估模块。
（3）能效评估：能效评估模块对无人船的能效进行评估，计算能源利用效率、航行速度、航程等指标。
（4）优化算法运行：根据能效评估模块的结果，优化算法模块运行相应的智能优化算法，对无人船的航行路线、速度控制、动力系统等进行优化。
（5）优化结果应用：优化算法模块输出优化结果，更新无人船的航行策略和控制指令。
三、方法实现1. 无人船模型设计无人船模型需要考虑船只的动力系统、航行姿态控制、能源消耗等因素。
根据船只的特性和任务需求，设计合理的无人船模型，可以通过建立动力学模型、气动学模型和能源模型等来实现。
水下无人航行器高速航行下的运动特性及仿真控制研究
王磊;任梦晨;张占阳;李德军;张伟;杨青松
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2024(46)6
【摘要】水下无人航行器具有水下活动范围大、机动性好优点,主要用于大范围地形地貌勘探,水下高速长航程航行时,水下航行器运动特性和姿态控制是研究重点。
本文建立水下航行器垂直面航行运动模型,分析高速航行下的运动特性。
为保证高速航行高效稳定,提出PID方法控制纵倾和滑模方法控制深度的组合控制策略。
通过仿真试验,开展高速航行运动仿真研究。
研究结果表明,在高速航行下,水下航行器会产生一定纵倾,且随着航速增加,纵倾影响会越大,高速状态放大了水下航行器外形上下轻微不对称的特性,诱导产生的垂向水动力及力矩增大,进而引起纵倾;在高速航行条件下,水下航行器能稳定保持定深度长距离航行,控制策略具有很好的适用性。
【总页数】4页(P86-89)
【作者】王磊;任梦晨;张占阳;李德军;张伟;杨青松
【作者单位】中国船舶科学研究中心;深海载人装备国家重点实验室;深海技术科学太湖实验室;上海交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】U674.941
【相关文献】
1.无人水下航行器控制系统CAN总线通信设计与仿真研究
2.基于鲁棒滑模控制的水下航行器运动控制仿真研究
3.无人水下航行器分布式运动控制系统设计与仿真验证
4.四旋翼碟形自主水下航行器运动方程建立与流体特性仿真研究
5.Unity3D 无人航行器水下自主航行三维仿真
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水面无人艇运动控制系统建模与仿真
董慧颖;段云波
【期刊名称】《沈阳理工大学学报》
【年(卷),期】2017(036)001
【摘 要】建立三自由度运动Abkowitz非线性无人艇运动模型,并对此非线性模型
进行线性化,分析无人艇受到海浪干扰下的运动状态,采用Matlab中仿真工具
Simulink对无人艇运动控制系统的进行仿真,给出了最后仿真实验结果.仿真结果表
明,所建立的模型与实际无人艇的运动规律相符合,使用此模型可以非常方便地进行
无人艇运动控制规律的研究.对无人艇运动控制仿真与研究具有实际意义.
【总页数】8页(P77-84)
【作 者】董慧颖;段云波
【作者单位】沈阳理工大学自动化与电气工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学自
动化与电气工程学院,沈阳110159
【正文语种】中 文
【中图分类】TP242.3
【相关文献】
1.水面无人艇协同仿真平台设计方法 [J], 王卓;冯晓宁;万磊;庞永杰
2.基于模糊神经网络控制的水面无人艇建模与仿真 [J], 陈鸶鹭;程海边
3.单喷泵水面无人艇综合运动控制系统设计与实验研究 [J], 陈超;阚亚雄
4.机器人仿生双眼的运动控制系统建模与仿真 [J], 李恒宇;罗均;夏冰玉;谢少荣
5.水面无人艇的模糊建模方法研究 [J], 齐峰
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高速无人滑行艇的方案设计与耐波性分析摘要：滑行艇木板可用于巡逻艇，渔船，救护艇，游艇和运动艇。
高速滑行时其重量主要由水升压力载荷支撑，其流体动力特性与常规排水量船（艇）具有显著的差别。
高速滑行艇的阻力特性计算及耐波性分析，对于提高滑行艇动态稳定性具有十分重要的意义。
本文在研究分析高速滑行艇基本性能，解析各船型要素对高速滑行艇运动特点的影响。
利用Maxsurf软件对其在实际流体中的受力进行分析，从而得出比较合理的船型（滑行面形状）要素。
在模型建立的基础上研究其受波浪作用下的阻力特征，得出各项航海性能的特点。
由于高速艇的正常工作状态为高速行驶状态，本文重点研究其在高速航行时于复杂海况下的运动，借以分析船型要素对其耐波性的影响。
如在特定航速下，限定入波角，研究各波形、波速对船舶的影响等。
关键词：滑行艇，高速，maxsurf，耐波性Scheme design and seakeeping analysis of high-speedunmanned gliderAbstract:glider can be used for patrol boats, fishing boats, rescue boats, entertainment boats and sports boats. Hydrodynamic characteristics of hydroplaning craft are significantly different from those of conventional displacement boats (boats).The calculation of resistance characteristics and the analysis of seakeeping resistance of high-speed gliders are very important for improving the dynamic stability of gliders.In this paper, the basic performance of high-speed glider is studied and analyzed, and the influence of various ship types on the movement characteristics of high-speed glider is analyzed.Maxsurf. Software was used to analyze the forces in real fluids, so as to obtain a reasonable boat type (shape of glide surface). Based on the model, the characteristics of its resistance to waves are studied.Since the normal working state of high-speed craft is high-speed running, this paper focuses on the study of its motion under complex sea conditions when sailing at high speed, so as to analyze the influence of ship type factors on its seakeeping performance. For example, in the caseof a specific speed, the wave Angle is limited, and the influence of each waveform and skin speed on the ship is studied.Keywords: glider, high speed, maxsurf, seakeeping第一章滑行艇运动性能基本理论高速无人滑行艇是一种航速高、小排水量的船。
